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齒輪常見的失效形式有哪些？

發(fā)布時間：2025-02-28
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齒輪常見的失效形式主要有以下幾種：
輪齒折斷
疲勞折斷：齒輪在傳遞動力時，齒根處會產(chǎn)生較大的彎曲應(yīng)力，且該應(yīng)力是按脈動循環(huán)變化的。在多次重復(fù)載荷作用下，齒根處會產(chǎn)生疲勞裂紋，隨著裂紋的逐漸擴展，終導(dǎo)致輪齒折斷。這種失效形式通常發(fā)生在齒根受拉一側(cè)，是閉式軟齒面齒輪傳動常見的失效形式之一。
過載折斷：當(dāng)齒輪受到突然的嚴重過載，如沖擊載荷或錯誤的操作等，輪齒所承受的應(yīng)力超過了材料的極限強度，會導(dǎo)致輪齒瞬間折斷。這種情況多發(fā)生在齒寬較小、模數(shù)較大的齒輪或脆性材料制成的齒輪上。
齒面磨損
磨粒磨損：齒輪在工作過程中，如果潤滑油中混入了雜質(zhì)顆粒，如灰塵、金屬屑等，或者齒輪工作環(huán)境中有磨粒存在，這些磨粒會在齒輪嚙合過程中，在齒面間起研磨作用，使齒面材料逐漸磨損，導(dǎo)致齒厚減薄，齒形精度降低，終影響齒輪的傳動性能。這種失效形式在開式齒輪傳動中較為常見。
跑合磨損：新安裝的齒輪在開始運轉(zhuǎn)時，由于齒面微觀表面粗糙度較大，實際接觸面積較小，單位面積壓力較大，齒面間會發(fā)生輕微的磨損，使齒面逐漸磨合，接觸狀況得到改善。跑合磨損是一種正常的磨損過程，但如果跑合時間過長或跑合條件不當(dāng)，也可能導(dǎo)致過度磨損。
齒面膠合
熱膠合：在高速重載的齒輪傳動中，齒面間的壓力大、相對滑動速度高，會產(chǎn)生大量的摩擦熱，使齒面溫度急劇升高。當(dāng)溫度達到一定程度時，齒面間的潤滑油膜會破裂，使兩齒面金屬直接接觸并相互粘連，在隨后的相對運動中，較軟的齒面金屬會被撕下，形成沿滑動方向的撕裂痕跡，即發(fā)生熱膠合。
冷膠合：在低速重載的齒輪傳動中，由于齒面間的油膜不易形成，齒面間的金屬直接接觸面積較大，在較大的壓力作用下，齒面金屬也會發(fā)生粘連和撕脫現(xiàn)象，稱為冷膠合。
齒面點蝕
齒面在接觸應(yīng)力的反復(fù)作用下，當(dāng)接觸應(yīng)力超過材料的接觸疲勞極限時，齒面表層會產(chǎn)生細微的疲勞裂紋。隨著裂紋的擴展，裂紋內(nèi)會滲入潤滑油，在齒輪繼續(xù)運轉(zhuǎn)時，由于潤滑油的擠壓作用，裂紋會進一步擴展，最終導(dǎo)致齒面表層金屬脫落，形成麻點狀凹坑，即點蝕。點蝕通常首先出現(xiàn)在節(jié)線附近的齒根表面上，因為此處相對滑動速度小，不易形成油膜，接觸應(yīng)力較大。
齒面塑性變形
在重載作用下，齒面材料因屈服而產(chǎn)生塑性流動，導(dǎo)致齒面形狀發(fā)生改變。對于硬度較低的齒面，當(dāng)受到過大的載荷時，齒面金屬會沿著摩擦力的方向產(chǎn)生塑性變形，出現(xiàn)齒面凸棱、凹溝等現(xiàn)象。主動輪齒面的塑性變形常出現(xiàn)在節(jié)線附近的齒頂部分，形成凹溝；從動輪齒面的塑性變形則常出現(xiàn)在節(jié)線附近的齒根部分，形成凸棱。
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